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基于结构修改的载流管路动力学特性优化研究
| 论文题名： | 基于结构修改的载流管路动力学特性优化研究 |
| 关键词： | 舰船载流管路;结构修改;动柔度;固有频率;优化配置 |
| 摘要： | 载流管路振动是舰船的主要振动噪声源之一。其中，共振现象作为载流管路常见的异常振动问题，是载流管路振动控制的关键。随着管路的结构日趋复杂，实际建造的管路的动力学特性可能与设计预期存在差异，进而可能导致实际管路的固有频率与设备激励频率发生共振。因此，可能需要对已建成的载流管路固有频率进行二次优化配置。目前，实际载流管路的固有频率优化配置大多是基于其精确数值模型完成的。然而，建立其精确数值模型需要利用实测数据对设计阶段建立的数值模型进行模型更新，后续的优化计算也涉及大量的数值样本，这两个过程都需要耗费较大的计算成本与时间代价。因此，有必要发展一种直接基于实测数据的载流管路固有频率优化配置方法。 本文针对管路的共振问题，将结构修改方法融入载流管路的振动控制研究中，探索了一种基于实测动柔度的载流管路固有频率优化配置方法。论文的主要研究内容如下： （1）从载流管路的振动方程出发，进行载流管路的结构动力修改方法研究。推导了基于动柔度的载流管路固有频率配置方程和频响函数虚拟修改预测方程。将载流管路的逆结构修改与NSGA-Ⅱ算法结合，从理论上讨论了NSGA-Ⅱ优化算法对载流管路固有频率优化配置的适用性。 （2）提出一种基于支撑刚度修改的载流管路固有频率优化配置方法。该方法利用实测动柔度数据进行实验管路的固有频率优化配置计算，从而获得管路的最优支撑刚度。通过准确配置实际L型载流管路的前3阶固有频率，成功地将管路的固有频率移出了激励频率的共振域，实现了错频减振策略。 （3）提出一种基于支撑布局优化的载流管路固有频率优化配置方法。该方法将本文提出的虚拟修改预测技术嵌入经典NSGA-Ⅱ优化算法的框架中，形成一种以实测模态参数为输入的支撑布局优化算法，并对该算法的有效性进行验证。验证结果表明，该算法也能仅利用实测数据完成管路固有频率的优化配置，实现错频的减振策略。 总的来说，本文提出的基于支撑刚度修改和基于支撑布局优化的载流管路固有频率优化配置方法均能实现以实测数据为输入的管路固有频率优化配置。本文的研究成果为载流管路共振问题的治理提供了一种新方法，也为载流管路的逆结构修改提供了新思路。 |
| 作者： | 游默 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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